UML 类图关系描述

1. UML 类图

⏰ 概述

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• UML 类图是一种通用的静态结构图，该图描述了系统的类集合，类的属性和类之间的关系等。他们一般都被用于应用程序的概念建模（conceptual modelling），并可将模型转译成代码。
• UML 类图中最常用的关系有如下几种 泛化（Generalization），实现（Realization），依赖关系（Dependency），关联（Association），聚合（Aggregate），组成（Composition）关系
• 类图中关系表示如下:
  

⏰ 泛化关系（Generalization）

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• 泛化（generalization） 关系时指一个类（子类、子接口）继承另外一个类（称为父类、父接口）的功能，并可以增加它自己新功能的能力，继承是类与类或者接口与接口最常见的关系，在Java中通过关键字extends来表示。用带空心三角形箭头的实线表示。
  

⏰ 实现关系（Realization）

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• 实现（Realization）指的是一个class类实现interface接口（可以是多个）的功能；在Java中此类关系通过关键字implements明确标识。用带空心三角形箭头的虚线表示。
  

⏰ 依赖关系（Dependency）

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• 依赖关系（Dependency）可以简单的理解为一个类A使用到了另一个类B，" … uses a …"，被依赖的对象只是作为一种工具在使用，而并不持有对它的引用。而这种使用关系是具有偶然性、临时性的、非常弱的，但是B类的变化会影响到A；表现在代码层面，为 类B作为参数被类A在某个method（方法）中使用。用带燕尾箭头的虚线表示。表示一个类依赖于另外一个类的定义；依赖关系仅仅描述了类与类之间的一种使用与被使用的关系。
• 在java中，依赖表现为：局部变量，方法中的参数 和 对静态方法的调用。
  

⏰ 关联关系（Association）

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• 关联关系（Association） 代表一个家族的联系。关联可以命名，可以饰以角色名称，有权指针，多重性，可视性，以及其他属性（如相互关联和有方向的（带燕尾箭头的实线表示）关联）。在语义上是两个类之间、或类与接口之间一种强依赖关系，是一种长期的稳定的关系，" … has a …" 。关联关系使一个类知道另外一个类的属性和方法；通常含有“知道”、“了解”的含义。某个对象会长期的持有另一个对象的引用，关联的两个对象彼此间没有任何强制性的约束，只要二者同意，可以随时解除关系或是进行关联，它们在生命期问题上没有任何约定。被关联的对象还可以再被别的对象关联，所以关联是可以共享的。
• 在代码层面：被关联类以类属性的形式出现在关联类中，也可能是关联类引用了一个类型为被关联类的全局变量。目前定义有五种不同类型的关联。双向（Bi-directional）和单向（uni-directional）的关联是最常见的。
• 关联表示：可以使用单箭头表示单向关联，使用双箭头或者无箭头表示双向关联，不建议使用双向关联，关联有两个端点，每个端点可以有一个基数，表示这个关联的类可以有几个实例:
  ① 0..1 表示可以有0个或者1个实例
  ② 0..* 表示对实例的数目没有限制
  ③ 1 表示只能有一个实例
  ④ 1..* 表示至少有一个实例
• 在Java中，关联关系是使用实例变量来实现的
  

⏰ 聚合关系（Aggregate）

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• 聚合关系（Aggregation）是关联关系的特例，是强的关联关系，是表示整体与部分的一类特殊的关联关系，是“弱”的包含（" … owns a …" ）关系，成分类可以不依靠聚合类而单独存在，可以具有各自的生命周期，部分可以属于多个整体对象，也可以为多个整体对象共享（sharable）。例如，池塘与（池塘中的）鸭子。再例如教授与课程就是一种聚合关系。又例如图书馆包含(owns a) 学生和书籍。即使没有图书馆，学生亦可以存在，学生和图书馆之间的关系是聚集。图形以空心的菱形箭尾与实线来表示。
• 聚合关系也是使用实例变量来实现的，在java语法上区分不出关联和聚合，关联关系中类出于一个层次，而聚合则明显的在两个不同的层次。
  

⏰ 组成（Composition）

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• 组成（Composition）关系，是一类“强”的整体与部分的包含关系（" … is a part of …"）。成分类必须依靠合成类而存在。整体与部分是不可分的，整体的生命周期结束也就意味着部分的生命周期结束。合成类别完全拥有成分类别，负责创建、销毁成分类别。例如汽车与化油器，又例如公司与公司部门就是一种组成关系。图形以实心的菱形箭尾与实线表示。
  

⏰ 关联、组成和聚集的差异

• 它们的差别主要描述了子类的生命周期的不同。组成关系中，一旦父类被销毁子类也会随之销毁；聚合关系中，子类的生命周期与父类独立。
• 另一个维度他们的关联关系强弱如下： 由弱到强分别是 依赖 < 关联 < 聚合 < 组成
• 范例： 例如，一个大学包含若干个系（如化学系），每个系由若干名教授。如果大学撤销，这些系也就不复存在了，但这些教授仍会继续存在。还需注意，一名教授可以在不同系甚至不同学校兼职，而一个系不能属于两所大学。所以，大学与系之间是组成关系，而系与教授是聚合关系。